Shannon, Signale und Abtastraten von E-Feldern

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Re: "Kopierschutz"

Beitrag von BenutzerGa4gooPh » 21.08.2018 15:33:16

hikaru hat geschrieben: ↑ zum Beitrag ↑
21.08.2018 15:23:57
Wenn du nun mit drei Messungen zwei Wellenberge misst, woher weißt du dann, ob dir das dazwischenliegende Tal durch Unterabtastung verlorengegangen ist, oder ob da ein Gleichrichter im Spiel ist, von dem du nichts weißt?
Äh, der mittlere der 3 Abtastwerte sagt mir doch +1, 0 oder -1 (Extremfaelle normiert) oder was dazwischen. Und Unterabtastung hat Gott Shannon strikt verboten, notfalls nimmt der Ingenieur einen Tiefpass. Die höchsten Signalanteile gehen so leider verloren. Aber ganz so einfach kannst du deinen Gleichrichter nicht vor mir verstecken, schlimmstenfalls hole ich mir einen schnellen A/D-Wandler mit hoher Grenzfrequenz und Tiefpass höherer Ordnung aus dem Kleiderschrank und entdecke jede deiner tieferfrequenten Manipulationen. :mrgreen:

Edit: Hohe Signalfrequenz könnte man mit einem guten Analogoszillograph feststellen - und hat vielleicht trotzdem "was verpasst" -aufgrund dessen Grenzfrequenz.

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hikaru
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Re: "Kopierschutz"

Beitrag von hikaru » 21.08.2018 15:55:16

Jana66 hat geschrieben: ↑ zum Beitrag ↑
21.08.2018 15:33:16
Äh, der mittlere der 3 Abtastwerte sagt mir doch +1, 0 oder -1 (normiert).
Upps! :oops:
Natürlich kriegst du nur zwei Abtastungen. Eine pro Halbwelle reicht dir doch, oder? ;)
Jana66 hat geschrieben: ↑ zum Beitrag ↑
21.08.2018 15:33:16
Aber ganz so einfach kannst du deinen Gleichrichter nicht vor mir verstecken, schlimmstenfalls hole ich mir einen schnellen A/D-Wandler mit hoher Grenzfrequenz und Tiefpass höherer Ordnung aus dem Kleiderschrank und entdecke jede deiner tieferfrequenten Manipulationen :mrgreen:
Das kannst du machen, wenn sich das Signal an dir und deinem festen Messspunkt vorbei bewegt, so wie das in der Realität alle machen. Aber wie hilft dir ein schnellerer A/D-Wandler bei wannes zeitgestoptem Kabelschnipsel?

Wenn ich hier nochmal λ=c/f ausgraben darf:
Wenn der Leiter räumlich zu kurz ist, um eine komplette Trägerwelle zu beinhalten, dann entspricht das auf die sich eher an der Zeit orientierenden Realität übertragen dem Effekt, dass das Signal zeitlich kürzer anliegt, als eine Welle braucht um dein Oszilloskop zu passieren. Was willst du da filtern?

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Re: "Kopierschutz"

Beitrag von BenutzerGa4gooPh » 21.08.2018 16:03:33

hikaru hat geschrieben: ↑ zum Beitrag ↑
21.08.2018 15:55:16
Eine pro Halbwelle reicht dir doch, oder? ;)
Nur bei einer Welle (von der du fälschlicherweise sprichst) - aber nicht bei einem Signal. Wir reden etwas aneinander vorbei, Fachbegriffe. In dem Fall hier handelt es sich um Signale. Eine Welle tritt nur bei mehreren schwingungsfähigen Systemen auf. Minimum wären z. B. 2 gekoppelte Pendel. Und dann kannst du sogar die Anregung abschalten, das System schwingt solange und messbar, bis die Dämpfung dem ein Ende setzt.

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Re: "Kopierschutz"

Beitrag von hikaru » 21.08.2018 17:06:44

Jana66 hat geschrieben: ↑ zum Beitrag ↑
21.08.2018 16:03:33
Wir reden etwas aneinander vorbei, Fachbegriffe.
Offensichtlich - mal wieder. (Rand-)Physiker vs E-Technikerin. Ich rede hier von elektromagnetischen Wellen.
Bisher habe ich übrigens eine einzelne Schwingung der EM-Welle als "Welle" bezeichnet, was natürlich unpräzise ist. mea culpa.

wannes Displayport-Übertragung* in seinem abgschnittenen Leiter ist eine EM-Welle. Theoretisch wäre es denkbar (aber nicht praktikabel), auf die EM-Welle Information so eng aufzumodulieren, dass schon eine einzelne Schwingung der Welle (ein Photon) eine brauchbare Menge an Information überträgt, die somit zum Signal wird.** Um dieses Signal auslesen zu können, muss er eine vollständige Schwingung messen können***. Da er aber die Zeit anhalten musste um überhaupt den Signalzustand in seinem abgeschnittenen Kabel zu erhalten (und er es eh abgeschnitten hat), kann er nicht darauf warten, dass neue Teile der Übertragung in das Kabel nachfließen. Es muss sich zum Zeitpunkt des Abschneidens (und Zeit Anhaltens) also ein ausreichender Teil der Übertragung im Kabel befinden um sie als Signal zu erkennen. Dazu braucht er bei 1m Kabellänge eine Mindestfrequenz der EM-Welle (und des Signals) von 300MHz***.

Dein (von mir vermuteter) Versuch, einen Teil einer einzelnen Schwingung einer EM-Welle eindeutig zu messen (das Photon zu teilen UND die Teile klassisch getrennt zu betrachten) ist quantenphysikalisch unmöglich. Daran hing sich mein ganzer Teil unserer Diskussion auf. Falls ich dabei unfachmännisch in der E-Technik gewildert habe, dann tut es mir leid.


*) Um hier das offenbar "belastete" Wort Signal zu vermeiden.
**) Das können durchaus mehrere Bit sein, aber das Paket lässt sich nicht weiter teilen.
***) Nyquist-Shannon-Theorem aus Physikerperspektive
****) vereinfachte Annahme (Vakuum): Gruppengeschwindigkeit = Phasengeschwindigkeit = c

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Re: "Kopierschutz"

Beitrag von wanne » 21.08.2018 17:16:18

hikaru hat geschrieben: ↑ zum Beitrag ↑
21.08.2018 15:55:16
Wenn der Leiter räumlich zu kurz ist, um eine komplette Trägerwelle zu beinhalten,
[…]
in seinem abgschnittenen Leiter ist eine EM-Welle
Nein, nein, nein. Es gibt keine Trägerwelle. Keine EM-Welle, es gibt gar keine Welle. Keine Analogtechnik. Es geht nicht um FM. Entsprechend gibt es auch keine Welle zum Abtasten. Nur E-Felder.
Oder, wie du schon bemerkt hast: Im Optimalfall geht es um feste E-Felder. Dass da doch was anderes entsteht, sind nur ein ungewollter Nebeneffekte davon dass:
a) Dass aus technischen Gründen auf Empfängerseite der Widerstand nicht unendlich ist.
b) irgend wann mal ein neues Signal übertragen werden muss.

Von a bekommt man bei guter Hardware nichts mehr messbares mit ist also irrelevant. b kommt erst ins Spiel, wenn man mehr als 4Bit übertragen will. Du hat eben nur 4 Felder, die in verschiedene Richtungen gucken können. Willst du mehr als 4 Bit übertragen musst du die irgend wann mal ändern. Je nachdem wie schnell das gehen soll kannst du es da verschieden eilig haben. (Was dann den Unteschied zwischen den Versionen aus macht.) Um ein nachfolgendes oder vorhergehendes Bit zu haben bräuchtest du lange Kabel. Aber um das aktuelle zu haben, brauchst du nur zu wissen zu welcher zeit das E-Feld in welche Richtung guckte.
(Ja. DP hat Redundanz (Manchaster) drin, sodass aus einem Bit zwei übertragene werden. Aber es reicht ja, wenn du eines davon mit bekommst.

Um mal in Nyquist-Shannon zu sprechen:
Abtastfrequenz >= 2x Signalfrequenz ist eine falsche vereinfachung. Sie lässt Unterabtastung unberücksichtigt. Korrekt sagt Nyquist-Shannon Abtastfrequenz >= 2 Bandbreite
Ich kann mein FM-Radio mit 40MHz abtasten, obwohl es auf 100MHz-Trägerfrequenz läuft. Der Grund ist, dass die übertragene Bandbreite deutlich kleiner ist.
Ich kann zwar nicht die Welle rekonstruieren aber sehr wohl die darauf übertragene Information.
Beim kopieren geht es um eine endliche Menge an Daten (die in beliebiger Zeit ausgelesen werden können). Die Bandbreite ist also 0. Da ist Nyquist-Shannon nicht sinnvoll drauf anwendbar. Wenn du auch da nachfolgende Bit haben willst, bräuchtest du eine Abtastrate. Aber um das was auf den Leitung liegt zu bekommen... Da reicht dir ein Voltmeter, dass dann halt misst.
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Re: Shannon, Signale und Abtastraten von E-Feldern

Beitrag von BenutzerGa4gooPh » 21.08.2018 19:36:48

@wanne: Danke für's Abtrennen und sorry für (zuviel?) OT! :oops:
@hikaru: Wellen in Kabeln sind wirklich nur unerwünschte Nebeneffekte. Die entstehen durch Reflexionen bei Fehlanpassung/Impedanzunterschieden und hohen Frequenzen. Erwünscht und betrachtenswert sind eigentlich nur die elektrischen Wechselfelder (moduliert) = Signale, Schwingungen - und nicht Welleneffekte. Signale bzw. Schwingungen kann man an jeder x-beliebigen Stelle abgreifen, messen, für Wellen bedarf es anderer Messtechnik und anderer Modelle.
Der Unterschied zwischen Schwingungen und Wellen besteht darin, dass Wellen sich ausbreiten, also Wege zurücklegen, während Schwingungen lokal stattfinden. Jede Welle setzt sich aus Schwingungen zusammen. „La Ola“, die berühmte Stadionwelle, kreist beispielsweise deswegen um das Spielfeld, weil lauter einzelne Menschen sich auf und ab bewegen, also hinauf und hinunter schwingen. Sie verlassen dabei nicht ihren Sitzplatz, aber „La Ola“ bewegt sich durch das ganze Stadion oder verebbt irgendwo.
Genauso verhält es sich mit den Schwingungen und Wellen, die die Physik beschreibt.
http://www.idn.uni-bremen.de/cvpmm/cont ... ht01a.html
(Link bitte öffnen, hübsche Animation, visualisiert Welle vs Schwingung. Ein einziger Fan (= elektrisch kurzes Kabel) ohne die anderen kann nur schwingen. Und eine Welle bedarf anderer/mehr Voraussetzungen als Schwingungen. Die Visualisierung zeigt diese Voraussetzungen.)

Praxisbeispiel Sender, Antennenkabel, Antenne: Man misst mit einem Messgerät das Stehwellenverhältnis (SWR) vor der Antennelleitung und verringert das so weit als möglich für maximale Abstrahlung und minimale Senderbelastung durch Reflexion / stehende Wellen im System Kabel - Antenne.. Läuft auf Anpassung hinaus. Wir betrachten im abgetrennten Thread jedoch eine Messtelle ( = Empfänger am Kabelende oder auch zwischendrin ohne stehende Wellen), also nur modulierte Schwingungen oder Signale oder elektrische Wechselfelder - jedenfalls keine Wellen.

Übrigens interessant: Jede digitale Modulation (einschließlich modernster Quadratur-Amplituden-Modulation, QAM für xDSL) kann man in eine analoge Modulation (Frequenz-Modulation, Phasen-Modulation, diese sogar ineinander umrechenbar) umrechnen. Dazu veraltete Amplitudenmodulation - mehr kann man an einem harmonischen Trägersignal nicht verändern, modulieren. Ideale Rechteck-Impulse (stele Flanken) können nicht bzw. nur kantenverschliffen übertragen werden, die Natur ist rein analog, Übertragungssysteme wirken immer als Tiefpass.

Trickkiste deshalb:
diverse Leitungskodierungen für Kurzstrecken: https://www.itwissen.info/Leitungscodie ... oding.html
(Kupfer-) Langstrecken (xDSL) derzeit mit QAM: https://de.wikipedia.org/wiki/Quadratur ... modulation
LWL und 10...100 GBE? Noch keine Ahnung.

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hikaru
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Re: Shannon, Signale und Abtastraten von E-Feldern

Beitrag von hikaru » 22.08.2018 00:36:45

Ihr seid beide zu sehr in der E-Technik verhaftet und seht daher die zugrundelegende Physik nicht. Jedes Signal in der E-Technik basiert auf EM-Wellen (elektrische Ströme, Licht im weitesten Sinn). Diese EM-Wellen folgen Naturgesetzen, die wanne in seinem Gedankenexperiment aushebelt.
So lange ihr euch gedanklich nur in den Grenzen der E-Technik bewegt, werdet ihr die Widersprüche vermutlich nicht erkennen.

Ich bin hier raus.

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Re: Shannon, Signale und Abtastraten von E-Feldern

Beitrag von BenutzerGa4gooPh » 22.08.2018 07:36:47

hikaru hat geschrieben: ↑ zum Beitrag ↑
22.08.2018 00:36:45
Ich bin hier raus.
Ach nö. Du hast doch auch irgendwie Recht. Es gibt doch verschiedene Effekte zu untersuchen und dafür verschiedene Modelle. Für Signale eben Signaltheorie, Modulation. Für Impulsfortpflanzung und Reflexionen auf der Leitung benötigt man dann schon Wellentheorie. Wahrscheinlich auch für den zeitlich-örtlichen Aufbau und Abbau des (richtig, eigentlich elektromagnetischen) Wechselfeldes (analog der Laolo-Welle der Elektronen in metallischen Leitern). Das haben wir nur für Impulse untersucht (z. B. Leitungsfehler finden durch Reflexionen an Unstetigkeitsstellen wie Unterbrechungen = offene Klemmen). Bin keine Physikerin und so haben wir halt Unterschiede bei der Wahl des geeignetsten Modells.

(Z. B. den magnetischen Feldanteil will ich bei Signalübertragung mit rein elektrischen Quellen und Senken (Sender/Empfänger) eigentlich gar nicht betrachten. Oder sollte ich?)
Ihr seid beide zu sehr in der E-Technik verhaftet
Kann sein ... oder du machst es uns zu kompliziert? :wink:

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Re: Shannon, Signale und Abtastraten von E-Feldern

Beitrag von wanne » 22.08.2018 09:53:15

hikaru hat geschrieben: ↑ zum Beitrag ↑
22.08.2018 00:36:45
Ihr seid beide zu sehr in der E-Technik verhaftet und seht daher die zugrundelegende Physik nicht.
Sagt der E-Techniker? zum Physiker.
hikaru hat geschrieben: ↑ zum Beitrag ↑
22.08.2018 00:36:45
elektrische Ströme
Nein die erzeugen eben keine Welle. Sondern lediglich magnetische Felder. Erst sich ändernde Ströme rufen EM-Felder hervor. In den meisten Fällen der Digitaltechnik ist beides unerwünscht. (Braucht Energie.) Man will lediglich E-Felder haben. Ströme werden nur kurzzeitig benötigt um diese zu erzeugen. Beim erzeugen entstehen dann kurz Magnetfelder. – Die extrem störend wirken und deswegen geschirmt werden. Signale übertragen werden damit in den seltensten Fällen. (Nur dann wenn es um große Distanzen geht. (Glasfaser, Coaxkabel...))
hikaru hat geschrieben: ↑ zum Beitrag ↑
22.08.2018 00:36:45
Jedes Signal in der E-Technik basiert auf EM-Wellen
Und das ist halt Falsch. Mein Mund produziert keine EM-Wellen. Genau so wenig wie ein ULB oder ein Buch in einem Laster.
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Re: Shannon, Signale und Abtastraten von E-Feldern

Beitrag von BenutzerGa4gooPh » 22.08.2018 10:48:28

wanne hat geschrieben: ↑ zum Beitrag ↑
22.08.2018 09:53:15
Mein Mund produziert keine EM-Wellen.
Das zwar nicht. Aber Ausbreitungsvorgänge kannst du nur mit Wellentheorie beschreiben. Und das Verhalten in geschlossenen Räumen, Pfeifen etc. (stehende Wellen). Die Formeln sind qualitativ gleich, gibt sogar elektrische Ersatzschaltbilder für akustische und mechanische Vorgänge. Akustische Schallfeldgrößen sind Schalldruck, Schallschnelle und Wechseldichte. Man kann recherchieren, welchen elektrischen Feldgrößen das entspricht. Und wenn du an einer Stelle misst, hast du wieder nur ein Signal. Das ist wohl das, was @hikaru in diesem Modell bemängelt. Ist zwar für uns und den elektrischen und akustischen Signalempfänger ausreichend, aber @hikaru will eben noch mehr, komplett und örtlich-zeitlich beschreiben (Ausbreitung des Feldes = Welle?) und irgendwelche Schlussfolgerungen für "Wellenkopien" ziehen. So ganz auf die Reihe krieg ich's nicht. :facepalm:

Edit: Für diese "damischen" Wellenvorgänge auf langen Leitungen bestehen die Ersatzschaltbilder aus (theoretisch unendlich vielen) aneinandergereihten Einzelschwingkreisen - oder eben nur aus Tiefpässen erster Ordnung in genannter Anzahl.

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Re: Shannon, Signale und Abtastraten von E-Feldern

Beitrag von wanne » 22.08.2018 11:03:52

Jana66 hat geschrieben: ↑ zum Beitrag ↑
22.08.2018 10:48:28
Aber Ausbreitungsvorgänge kannst du nur mit Wellentheorie beschreiben.
Ja. Sind auch Wellen. Aber eben keine EM-Welle. Wellen sind für lange Strecken weitestgehend alternativlos, da alles andere (was mir einfällt) in der Praxis Energie pro Strecke frisst. Aber ich habe ja noch andere Beispiele genannt. Bücher in Lastern. Schreibmaschienenarme... Überall wo halt Masse bewegt wird. Das ist im Endeffekt eben auch das, was in DP passiert. Nur halt nur mit Elektronen.
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Re: Shannon, Signale und Abtastraten von E-Feldern

Beitrag von BenutzerGa4gooPh » 22.08.2018 14:17:24

Ich bin ja gespannt, ob und wie wir den Thread zu Ende bringen.
@hikaru: Eingeschnappter Physiker-Jungspund?! :mrgreen:
(Reine Provokation meinerseits, damit du endlich weiterschreibst, deine Denke - aber bitte mit praktisch bewährten Modellen Praktikern nahe bringst, wir uns erst mal auf ein einziges, gemeinsames Modell einigen. Hauptsache, man/frau/wanne/jana verstehen diese und wir können uns einigen. Ich geb mir jedenfalls Mühe. Und Du bist nicht mehr eingeschnappt. Sonst recherchiere ich nach peinlichen Anekdoten - speziell von Physikern. Und regierenden P.-innen. :mrgreen: :mrgreen: :mrgreen: )

Interessantes Thema nach meiner Auffassung: Oft kann man sich nicht mal über eine gemeinsame Definition eines politischen Begriffes einigen. Und ich fordere gleich mal ein gemeinsames (technisches) Denkmodell?! :wink:

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